3月22日，國際學(xué)術(shù)期刊Cell Reports在線發(fā)表了中國科學(xué)院分子細(xì)胞科學(xué)卓越創(chuàng)新中心（生物化學(xué)與細(xì)胞生物學(xué)研究所）曾藝組和陳劍峰組的合作研究成果“Procr functions as a signaling receptor and is essential for the maintenance and self-renewal of mammary stem cells”。該研究揭示了Procr 作為受體向胞內(nèi)傳遞信號通路從而調(diào)控乳腺干細(xì)胞的干性維持和自我更新的機(jī)制。
乳腺是由基底細(xì)胞和管腔細(xì)胞兩層細(xì)胞構(gòu)成的樹狀上皮導(dǎo)管組織，其發(fā)育主要發(fā)生在出生后。曾藝組此前的研究證明蛋白C受體Procr標(biāo)記的乳腺基底細(xì)胞是多潛能的乳腺干細(xì)胞，其在移植實(shí)驗(yàn)中具有極高的重構(gòu)乳腺導(dǎo)管的能力，在體內(nèi)譜系示蹤實(shí)驗(yàn)中能夠分化成基底細(xì)胞和管腔細(xì)胞（Wang et al., Nature 2015）。隨后的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn) Procr 在多種器官組織，包括血管內(nèi)皮 （Yu et al., Cell Research 2016）、卵巢上皮 (Wang et al., Nature Communications 2019)、胰島（Wang et al., Cell 2020）組織中標(biāo)記成體干細(xì)胞。其它實(shí)驗(yàn)室的工作也證明Procr在造血系統(tǒng) (Balazs et al., Blood, 2006; Fares et al., Blood, 2017; Iwasaki et al., Blood, 2010; Zhou et al., Nature, 2016) 和皮膚 (Xue et al., Stem cells, 2017) 標(biāo)記成體干細(xì)胞。然而，Procr 是否僅僅是細(xì)胞表面標(biāo)記？在干細(xì)胞中是否具有功能？它的胞內(nèi)片段特別短（僅7個(gè)氨基酸），是否能作為信號受體往胞內(nèi)傳遞信號？這些問題仍需要解決。
本研究構(gòu)建了Procr-flox 小鼠模型，發(fā)現(xiàn)在乳腺干細(xì)胞內(nèi)條件性敲除 Procr 導(dǎo)致乳腺的發(fā)育停滯，穩(wěn)態(tài)維持被破壞，乳腺干細(xì)胞也喪失了在移植后重構(gòu)器官的能力。在機(jī)制研究中，研究者利用質(zhì)譜及co-IP等實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，在配體蛋白C（PC）刺激后，Procr 能夠利用其胞內(nèi)段與Hsp90aa1結(jié)合，并招募Src和IGF1R在膜上形成蛋白復(fù)合體，進(jìn)一步激活I(lǐng)GF1R下游的Akt和ERK信號通路。體內(nèi)、體外實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步驗(yàn)證了Procr-Hsp90-Src-IGF1R通路在乳腺干細(xì)胞的特異激活性及重要性。在乳腺干細(xì)胞的體外培養(yǎng)體系中添加配體蛋白C能夠促進(jìn)乳腺克隆的形成和連續(xù)傳代，而敲除Hsp90、用抑制劑抑制Src活性以及敲除IGF1R后，克隆形成能力明顯降低。最后，利用Procr-CreERT;Igf1r-flox小鼠，研究者證明在乳腺干細(xì)胞內(nèi)敲除 Igf1r 得到和 Procr-cKO 一致的乳腺發(fā)育停滯和穩(wěn)態(tài)維持被破壞的表型。綜上所述，這項(xiàng)工作闡明了 Procr 作為信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的受體分子調(diào)控乳腺干細(xì)胞的干性維持和自我更新的分子機(jī)制，為理解 Procr 在其它組織成體干細(xì)胞中的功能和機(jī)制具有重要的提示。
該研究由分子細(xì)胞卓越中心曾藝研究組和陳劍峰研究組合作完成。分子細(xì)胞卓越中心博士劉春業(yè)、林昶東、王代松和王經(jīng)強(qiáng)為共同第一作者，曾藝研究員、陳劍峰研究員和賈瑩瑩副研究員為共同通訊作者。特別感謝多倫多大學(xué)許志忠教授對本研究提供的大力幫助。該項(xiàng)研究得到了分子細(xì)胞卓越中心公共技術(shù)服務(wù)中心動(dòng)物實(shí)驗(yàn)技術(shù)平臺(tái)、細(xì)胞生物學(xué)平臺(tái)和分子生物學(xué)平臺(tái)的支持。該工作獲得科技部項(xiàng)目、中國科學(xué)院先導(dǎo)項(xiàng)目、國家基金委的大力資助。
文章鏈接：https://doi.org/10.1016/j.celrep.2022.110548
